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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 8W Verlustleistung über vias zum Kühlkörper transportieren


Autor: Markus (Gast)
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Ich möchte eine µC gesteuerte Power-LED Ansteuerung aufbauen. Laut 
meiner Simulation fallen am Stromregelkreis abhängig vom Betriebszustand 
im worst case zu 8W Verlustleistung am MOSFET ab.
Ich möchte mir keine teueren ALU-Platinen bestellen sondern mit einer 
normalen 2-lagigen Platine auskommen.

Ich frage mich nur ob ich mit Hilfe von Vias soviel Wärmeleistung vom 
MOSFET zum Kühlkörper auf der Rückseite transportieren kann.
Weiß jemand bescheid?

Markus

Autor: Markus (Gast)
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Die via-Fläche soll ca. 4x4 (bis 5x5) cm groß sein.

Wenn das zu klein ist: wie groß sollte die Fläche sein?

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Blöde Frage: Warum montierst du den MOSFET nicht gleich am Kühlkörper. 
Dann stellt sich die Frage erst gar nicht.

Autor: Jens G. (jensig)
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Wenn die Vias hinter der gesamten Kühlfahne des Mosis großflächig 
verteilt sind (also große Wärmeübergangs-Querschnitt im ganzen bilden), 
sollte das noch gehen. Der KK muß aber dann sicherlich größer sein als 
normal berechnet, um die durch die Vias verursachte höhere thermische 
"Hochohmigkeit" zu kompensieren.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Markus (Gast)

>Ich möchte eine µC gesteuerte Power-LED Ansteuerung aufbauen. Laut
>meiner Simulation fallen am Stromregelkreis abhängig vom Betriebszustand
>im worst case zu 8W Verlustleistung am MOSFET ab.

Was für eine Monster-LED ist das denn? Wenn dein Stromregler schon 8W 
verballert, wieviel kW zieht dann die LED?

>Ich möchte mir keine teueren ALU-Platinen bestellen sondern mit einer
>normalen 2-lagigen Platine auskommen.

Dann nimm ein TO220 Gehäuse für den MOSFET und einen Kühlkörper.

>Ich frage mich nur ob ich mit Hilfe von Vias soviel Wärmeleistung vom
>MOSFET zum Kühlkörper auf der Rückseite transportieren kann.

Jain. Das kostet ziemlich viel VIAs und Fläche und ist am Ende schechter 
als ein passender Kühlkörper, welcher direkt auf dem MOSFET montiert 
ist.

MFG
Falk

Autor: Markus (Gast)
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Es geht mir um ein kompaktes (rechteckiges) Design. Die Power-LED 
Ansteuerung soll dann in ein Gehäuse mit RS232 (bzw. USB) Anschluss und 
Anschlüssen für Powersupply und LED ausgestattet sein. Vielleicht werde 
ich noch einen kleinen aktiven Kühler (dann Gehäuse mit 
Lüftungsschlitzen) für den Kühlkörper brauchen.

Ich habe noch nie ein Gerät „kompakt“ entworfen. Daher weiß ich einfach 
nicht wie ich einen MOSFET inkl. Platine kompakt auf einen Kühlkörper 
bekommen kann. MOSFET direkt auf einen Kühlkörper zu platzieren ist 
thermisch natürlich wesentlich besser.

Wenn jemand eine Zeichnung / Link zu diesem Thema hat. Bin ich sehr 
dankbar.

Autor: Markus (Gast)
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Es soll eine Golden Dragon werden. Daher benötige ich ca. 20V 
Versorgungsspannung. Ich möchte mit max. Strom ca. 1.5 A im den 
Kurzzeitbetrieb Fahren können. Im Dauerbetrieb soll die 
Lichtleistleistung durch einen PC gesteuert / geregelt werden. Wegen 20V 
kann am MOSFET eine recht hohe Verlustleistung entstehen.

Autor: oszi40 (Gast)
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Es kommt wohl ein wenig auf die konkrete Bauform an, die man im 
Datenblatt finden sollte.
Bilder http://de.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardbauelemente

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Markus schrieb:
> Daher benötige ich ca. 20V Versorgungsspannung. Ich möchte mit
> max. Strom ca. 1.5 A im den Kurzzeitbetrieb Fahren können.
> Wegen 20V kann am MOSFET eine recht hohe Verlustleistung entstehen.

So macht man das nicht. Informiere dich mal über PWM.

Autor: Johann (Gast)
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mit PWM verschwinden Deine ganzen Probleme

Autor: MaWin (Gast)
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> Wegen 20V kann am MOSFET eine recht hohe Verlustleistung entstehen.

Äh, warum ?

Die 20V sind doch für die LEDs.

Du wirst die Schaltung doch nicht mit 40V versorgen.

Für den MOSFET bleibt da wenig übrig, nur das was an Spannung eben 
schwankt wenn der LED-Strom sich ändert, so 2-4V pro LED, bei 5 also 
15-20V, bei 24V Versorgung also 4V bei vollem Strom und 9V bei geringem 
Strom ud niemals 8W.

Ich find zwar keine Golden Dragen mit 20V,
http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do...
aber Haufenweise ausgearbeitete Hinweise wie man sie versorgt
http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do...
alle ohne 8W Verlust am MOSFET.

Autor: adfix (Gast)
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Hallo Markus,

Hier ist eine Berechnung zu den Thermal Vias:
http://www.electronics-cooling.com/2004/08/thermal...

Ohne Vias hat mal 15.9°C (Kelvin) Temperaturerhöhung pro Watt. Bei 8Watt 
also 15.9°C/W * 8W = 127.2°C TemperaturERHÖHUNG.

Mit 11x11 Vias hat man noch 1.5°C/W. Also noch 12.7°C mehr.

Du bekommst wahrscheinlich DEUTLICH mehr Vias auf deiner Fläche unter.

Also eine sehr gute Wärmeleitung !

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Markus (Gast)

>Es soll eine Golden Dragon werden. Daher benötige ich ca. 20V
>Versorgungsspannung. Ich möchte mit max. Strom ca. 1.5 A im den
>Kurzzeitbetrieb Fahren können.

Eine EINZELNE LED dieses Namens braucht nie und nimmer 20V. Und 
Hochleistungs-LEDs betreibt man sinnvollerweise NICHT mit einer linearen 
Konstantstromquelle sondern mit einer [[Konstantstromquelle fuer 
Power LED]].

> Im Dauerbetrieb soll die
>Lichtleistleistung durch einen PC gesteuert / geregelt werden.

Siehe auch PWM.

> Wegen 20V kann am MOSFET eine recht hohe Verlustleistung entstehen.

Nöö, wegen deiner mangelnden Kenntnisse.

MFG
Falk

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